(57)【要約】【課題】  液体の蒸発率等の測定を定量的且つ迅速に行なうことのできる蒸発率の測定方法及び蒸発特性の測定方法を提供する。【解決手段】  液体材料をインクジェット装置１０により微小液滴の形で吐出し、該液滴の質量及び乾燥時間に基づいて上記液体材料の蒸発率を測定する。この際、液滴の乾燥時間は高速道カメラ３で撮像した映像をもとに検出し、液滴の質量は吐出直後の液滴の形状等から見積もる。なお、乾燥時間は、顕微鏡を用いた液滴の直接観察により測定してもよい。また、質量は、水晶振動子などを用いて直接測定することも可能である。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体材料をインクジェット装置により微小液滴の形で吐出し、該液滴の質量及び乾燥時間に基づいて上記液体材料の蒸発率を測定することを特徴とする、蒸発率の測定方法。
【請求項２】
液滴の蒸発率と着弾径との関係から上記液滴を構成する液体材料の蒸発特性を測定する方法であって、
液滴の着弾径を変えながら請求項１記載の方法により上記液滴の蒸発率を測定することを特徴とする、蒸発特性の測定方法。
【請求項３】
上記液滴の着弾径を、該液滴が吐出される基板の接触角を変えることにより制御することを特徴とする、請求項３記載の蒸発特性の測定方法。
【請求項４】
上記液滴の着弾径を、該液滴の吐出回数を変えることにより制御することを特徴とする、請求項３記載の蒸発特性の測定方法。
【請求項５】
液体材料を微小液滴の形で吐出するインクジェット装置と、吐出直後の上記液滴の質量を測定する質量測定手段と、吐出直後の上記液滴の着弾径を測定する着弾径測定手段と、上記液滴の乾燥時間を測定する乾燥時間測定手段とを備えたことを特徴とする、蒸発特性測定装置。
【請求項６】
上記乾燥時間測定手段は、上記液滴の径の経時変化に基づいて上記液滴の乾燥時間を測定することを特徴とする、請求項５記載の蒸発特性測定装置。
【請求項７】
上記乾燥時間測定手段は、上記液滴の質量の経時変化に基づいて上記液滴の乾燥時間を測定することを特徴とする、請求項５記載の蒸発特性測定装置。
【請求項８】
上記質量測定手段は、上記液滴の吐出直後の体積を測定し、この体積と上記液体材料の比重とから上記液滴の質量を求めることを特徴とする、請求項５〜７のいずれかの項に記載の蒸発特性測定装置。
【請求項９】
上記インクジェット装置は、振動子の上方に設けられた電極の表面に上記液滴を吐出し、上記質量測定手段は、上記液滴の吐出直後の上記振動子の周波数を検出した結果に基づいて上記液滴の質量を求めることを特徴とする、請求項５記載の蒸発特性測定装置。
【請求項１０】
上記乾燥時間測定手段は、上記液滴の乾燥過程における上記振動子の周波数を検出した結果に基づいて上記液滴の乾燥時間を求めることを特徴とする、請求項９記載の蒸発特性測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体の蒸発率を定量的に測定する方法、および装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
薬品（特に農薬）や香水等の、液体から蒸発される蒸気が周囲に与える効果を期待するような製品において、蒸気の蒸発速度や蒸発率を定量的に測定することは重要である。それらの情報がデジタルな値として得られれば、今まで主観的に判断せざるを得なかった項目を、より客観的に捉えることが可能となる。
従来、蒸発率の測定方法としては下記特許文献１又は２に開示のものが知られている。例えば、特許文献１では、容器内に貯蔵された溶液を蒸発させることにより蒸発率を測定する方法を開示している。
【特許文献１】特開平８−３９８２１号公報
【特許文献２】特開平５−２６４４３１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、このような液体の中には蒸発が極めて遅いものもあり、その蒸発速度や蒸発率を測定することは困難だった。結果として、液体の蒸発速度や蒸発率を測定するよい術がなかった。
より具体的な例で挙げれば、極めて低蒸気圧な農薬等があった場合、それらがどの程度の蒸発速度や蒸発率を持っているかを知ることで、その農薬の有効範囲や有効期限等の値を明確に知ることができる。さらに、製品開発等の段階で、目標とする指標の１つとして、その蒸発速度や蒸発率を明確に設定することが可能となる。しかし、そのような低蒸気圧な液体の蒸発速度や蒸発率を定量的に測定することは困難だった。
本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、液体の蒸発率等の測定を定量的且つ迅速に行なうことのできる蒸発率の測定方法及び蒸発特性の測定方法を提供し、更にはこのような測定が可能な蒸発特性測定装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
上記の課題を解決するため、本発明の蒸発率の測定方法は、液体材料をインクジェット装置により微小液滴の形で吐出し、該液滴の質量及び乾燥時間に基づいて上記液体材料の蒸発率を測定することを特徴とする。
本発明では、インクジェット装置により対象となる液体材料を微小液滴として基板上に配置しているので、その乾燥時間を従来よりも大幅に短くすることができる。このため、１回の測定にかかる時間が短くなり、条件を変えた多数の測定を短時間で行なうことが可能となる。また、本方法では、最適な駆動波形を設定することにより吐出量を精度よく保つことができるため、蒸発率その他の蒸発特性を定量的に求めることが可能となる。さらに、液滴の吐出条件が高い精度で制御可能であることから、再現実験等も容易である。
【０００５】
また、本発明の蒸発特性の測定方法は、液滴の蒸発率と着弾径との関係から上記液滴を構成する液体材料の蒸発特性を測定する方法であって、液滴の着弾径を変えながら上述の方法により上記液滴の蒸発率を測定することを特徴とする。
本方法では、液滴の蒸発率と着弾径との関係から例えば液体材料の拡散定数等の特性を求めることができる。この際、本方法では蒸発率の測定に上述の方法を採用しているので、上述の蒸発率と着弾径との関係を示す散布図を短時間に精度よく作成することが可能となる。
【０００６】
なお、液滴の着弾径は、上記液滴の吐出回数を変えたり、上記液滴の吐出される基板の接触角を変えたりすることで制御することができる。この際、液滴の蒸発速度は液滴の着弾径に依存するので、液滴の吐出量を同一とした場合には、基板の接触角のみで着弾径を制御する方が測定時間は短くてすむ。また、接触角を変える方法では、同じ質量の液滴を吐出した場合でも実験条件（着弾径）を様々に変えることができる。
【０００７】
また、本発明の蒸発特性測定装置は、液体材料を微小液滴の形で吐出するインクジェット装置と、吐出直後の上記液滴の質量を測定する質量測定手段と、吐出直後の上記液滴の着弾径を測定する着弾径測定手段と、上記液滴の乾燥時間を測定する乾燥時間測定手段とを備えたことを特徴とする。
このような装置を用いることにより、上述のような液滴の蒸発特性を短時間に精度よく測定することが可能となる。
【０００８】
なお、上述の乾燥時間測定手段としては、上記液滴の径の経時変化に基づいて上記液滴の乾燥時間を測定するものや、上記液滴の質量の経時変化に基づいて上記液滴の乾燥時間を測定するものを用いることができる。
【０００９】
また、上述の質量測定手段としては、上記液滴の吐出直後の体積を測定し、この体積と上記液体材料の比重とから上記液滴の質量を求めるものを用いることができる。また、これ以外にも、例えば、付着した物質の質量に応じて周波数が変化するような振動子を用いて液滴の質量を求めることも可能である。すなわち、上記インクジェット装置により、振動子の上方に設けられた電極の表面に上記液滴を吐出し、上記質量測定手段により、上記液滴の吐出直後の上記振動子の周波数を検出した結果に基づいて上記液滴の質量を求めることもできる。この場合、乾燥時間測定手段は、上記液滴の乾燥過程における上記振動子の周波数を検出した結果に基づいて上記液滴の乾燥時間を求めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、図面を参照しながら、本発明の実施の形態について説明する。なお、以下の全ての図面においては、図面を見やすくするため、各構成要素の膜厚や寸法の比率などは適宜異ならせてある。
［蒸発特性測定装置］
図１は本発明の蒸発特性測定装置の一例を示す模式図である。
図１において、蒸発特性測定装置１は、液滴吐出装置１０と、この液滴吐出装置１０から吐出された液滴を撮影するための高速度カメラ３とを備えている。
【００１１】
図２はこの蒸発特性測定装置に好適に用いられる液滴吐出装置、例えばインクジェット装置の一例を示す斜視図である。インクジェット装置１０は、ベース１２、第１移動手段１４、第２移動手段１６、重量測定手段である電子天秤（不図示）、ヘッド２０、キャッピングユニット２２、およびクリーニングユニット２４を主として構成されている。第１移動手段１４および第２移動手段１６を含むインクジェット装置１０の動作は、制御装置２３により制御されるようになっている。なお図２において、Ｘ方向はベース１２の左右方向であり、Ｙ方向は前後方向であり、Ｚ方向は上下方向である。
【００１２】
第１移動手段１４は、ガイドレール４０，４０をＹ軸方向に一致させて、ベース１２の上面に直接設置されている。この第１移動手段１４は、ガイドレール４０，４０に沿って移動可能なスライダ４２を有している。このスライダ４２の駆動手段として、例えばリニアモータを採用することができる。これにより、スライダ４２がＹ軸方向に沿って移動可能とされ、また任意の位置で位置決め可能とされている。
【００１３】
スライダ４２の上面にはモータ４４が固定され、モータ４４のロータにはテーブル４６が固定されている。このテーブル４６は、基板４８を保持しつつ位置決めするものである。すなわち、図示しない吸着保持手段を作動させることにより、テーブル４６の穴４６Ａを通して基板４８が吸着され、基板４８をテーブル４６上に保持することができる。また、モータ４４は、例えばダイレクトドライブモータである。このモータ４４に通電することにより、ロータとともにテーブル４６がθｚ方向に回転して、テーブル４６をインデックス（回転割り出し）することができるようになっている。なお、テーブル４６には、ヘッド２０が液状体を捨打ち、或いは試し打ち（予備吐出）するための予備吐出エリアが設けられている。
【００１４】
一方、ベース１２の後方には支柱１６Ａ、１６Ａが立設され、その支柱１６Ａ，１６Ａの上端部にコラム１６Ｂが架設されている。そして、そのコラム１６Ｂの前面に第２移動手段１６が設けられている。この第２移動手段１６は、Ｘ軸方向に沿って配置されたガイドレール６２Ａ，６２Ａを有し、またガイドレール６２Ａ，６２Ａに沿って移動可能なスライダ６０を有している。このスライダ６０の駆動手段として、例えばリニアモータを採用することができる。これにより、スライダ６０がＸ軸方向に沿って移動可能とされ、また任意の位置で位置決め可能とされている。
【００１５】
スライダ６０には、ヘッド２０が設けられている。ヘッド２０は、揺動位置決め手段としてのモータ６２，６４，６６，６８に接続されている。モータ６２は、ヘッド２０をＺ軸方向に移動可能とし、また任意の位置で位置決め可能とするものである。モータ６４は、ヘッド２０をＹ軸回りのβ方向に揺動可能とし、また任意の位置で位置決め可能とするものである。モータ６６は、ヘッド２０をＸ軸回りのγ方向に揺動可能とし、また任意の位置で位置決め可能とするものである。モータ６８は、ヘッド２０をＺ軸回りのα方向に揺動可能とし、また任意の位置で位置決め可能とするものである。
【００１６】
以上のように、基板４８はＹ方向に移動および位置決め可能とされ、θｚ方向に揺動および位置決め可能とされている。また、ヘッド２０はＸ，Ｚ方向に移動および位置決め可能とされ、α，β，γ方向に揺動および位置決め可能とされている。したがって、本実施形態のインクジェット装置１０は、ヘッド２０のインク吐出面２０Ｐと、テーブル４６上の基板４８との相対的な位置および姿勢を、正確にコントロールすることができるようになっている。
【００１７】
ここで、ヘッド２０の構造例について、図３を参照して説明する。図３は、インクジェットヘッドの側面断面図である。ヘッド２０は、液滴吐出方式により液状体２をノズル９１から吐出するものである。液滴吐出方式として、圧電体素子としてのピエゾ素子を用いて液状体を吐出させるピエゾ方式や、液状体を加熱して発生した泡（バブル）により液状体を吐出させる方式など、公知の種々の技術を適用することができる。このうちピエゾ方式は、液状体に熱を加えないため、材料の組成等に影響を与えないという利点を有する。そこで、図３のヘッド２０には、上述したピエゾ方式が採用されている。
【００１８】
ヘッド２０のヘッド本体９０には、リザーバ９５およびリザーバ９５から分岐された複数のインク室９３が形成されている。リザーバ９５は、各インク室９３に液状体２を供給するための流路になっている。また、ヘッド本体９０の下端面には、インク吐出面を構成するノズルプレートが装着されている。そのノズルプレートには、液状体２を吐出する複数のノズル９１が、各インク室９３に対応して開口されている。そして、各インク室９３から対応するノズル９１に向かって、インク流路が形成されている。一方、ヘッド本体９０の上端面には、振動板９４が装着されている。なお、振動板９４は各インク室９３の壁面を構成している。その振動板９４の外側には、各インク室９３に対応して、ピエゾ素子９２が設けられている。ピエゾ素子９２は、水晶等の圧電材料を一対の電極（不図示）で挟持したものである。その一対の電極は、駆動回路６に接続されている。
【００１９】
そして、駆動回路６からピエゾ素子９２に電圧を印加すると、ピエゾ素子９２が膨張変形または収縮変形する。ピエゾ素子９２が収縮変形すると、インク室９３の圧力が低下して、リザーバ９５からインク室９３に液状体２が流入する。またピエゾ素子９２が膨張変形すると、インク室９３の圧力が増加して、ノズル９１から液状体２が吐出される。なお、印加電圧を変化させることにより、ピエゾ素子９２の変形量を制御することができる。また、印加電圧の周波数を変化させることにより、ピエゾ素子９２の変形速度を制御することができる。すなわち、ピエゾ素子９２への印加電圧を制御することにより、液状体２の吐出条件を制御しうるようになっている。
【００２０】
一方、図２に示すインクジェット装置は、キャッピングユニット２２およびクリーニングユニット２４を備えている。キャッピングユニット２２は、ヘッド２０におけるインク吐出面２０Ｐの乾燥を防止するため、インクジェット装置１０の待機時にインク吐出面２０Ｐをキャッピングするものである。またクリーニングユニット２４は、ヘッド２０におけるノズルの目詰まりを取り除くため、ノズルの内部を吸引するものである。なおクリーニングユニット２４は、ヘッド２０におけるインク吐出面２０Ｐの汚れを取り除くため、インク吐出面２０Ｐのワイピングを行うことも可能である。
【００２１】
このようなインクジェット装置１０の側方には、図１に示したように、その一方側に高速度カメラ３が設置されている。このカメラ３は、インクジェット装置１０の吐出ヘッド２０から基板４８上に液滴を吐出した際の液滴の状態を連続的に撮影するためのものである。このカメラ３は液滴を真横或いはこれよりもやや斜め上から撮影するようになっている。また、カメラ３には例えばコンピュータ４を接続し、このコンピュータ４によってカメラ３の露光時間やフレーム時間間隔などの映像撮影条件を制御することが望ましい。このような構成とすることで、撮影した連続映像の記録，解析も可能となる。
【００２２】
また、インクジェット装置１０の側方の他方の側、すなわち前記カメラ３と反対の側には、カメラ３と対向する側の位置にストロボ光源５を配設することが望ましい。このような構成により、吐出ヘッド２０から吐出された液滴の像を良好なコントラストで捉えることができる。このストロボ光源５としては、ハロゲンランプやキセノンランプなどが好適に用いられる。また、光源の照度が高いほど前記カメラ３によって短い露光時間で撮影が可能になり、またより微小な時間における挙動の解析が可能となるので、必要に応じてより高い照度が得られるレーザー光源等を使用してもよい。
【００２３】
また、吐出ヘッド２０には駆動回路６が接続されており、吐出ヘッド２０はこの駆動回路６から供給された吐出波形電圧に基づいて液体を吐出するようになっている。ここで、駆動回路６は、吐出波形の形状、吐出波形の最高電圧値、波形周波数などを任意に制御でき、これにより、吐出ヘッド３４から吐出する液滴（液状体）の吐出速度、体積、着弾間隔などを調整できるようになっている。すなわち、吐出波形の形状として特にその電圧降下の急峻度を制御することで液滴の吐出速度を調整でき、吐出波形の最高電圧値を制御することで液滴の体積（量）を調整でき、更に、波形周波数を制御することで液滴間の着弾間隔を調整できるようになっている。また、吐出ヘッド３４は液滴の数を1発から任意の数まで吐出可能となっている。
【００２４】
また、前記駆動回路６，高速度カメラ３，ストロボ光源５にはそれぞれパルスジェネレーター８を接続し、このパルスジェネレーター８によって、吐出ヘッド２０の液滴吐出タイミングや、カメラ３の撮影タイミング、ストロボ光源５の発光タイミングを同期させることが望ましい。すなわち、吐出ヘッド２０の吐出タイミングに合わせて、吐出波形や吐出波形に先立つＴＴＬ波形等の信号を駆動回路６からパルスジェネレーター８に入力し、それをトリガとして同期信号をカメラ３およびストロボ光源５に出力するようにする。このようにすることで、基板上に着弾した液滴の形状（液滴の着弾径や接触角等）や乾燥の様子だけでなく、液滴が基板４８上に着弾する前の状態も撮影することができる。着弾前の液滴の映像からは、液滴の球径、即ち、液滴の体積を求めることができ、この体積に液体材料の比重を掛けることで液滴の質量が求められる。したがって、本例ではこの高速度カメラ３が、本発明の質量測定手段、乾燥時間測定手段、着弾径測定手段を兼ねている。なお、液滴の質量を他の方法、例えば、装置１０において予め設定された液滴量によって特定する場合には、このような着弾前の映像は必要ない。したがって、この場合にはカメラ３として、着弾後数ｍｓ経過後から撮影可能なものであればよい。着弾から撮影開始までの期間が数ｍｓ程度であれば、高蒸気圧の液体材料であっても乾燥前の状態を撮影することができる。
【００２５】
［蒸発特性測定方法］
次に、この装置１を用いた液体材料の蒸発特性の測定方法について説明する。
液体材料の蒸発特性とは、この液体材料の蒸発率と、その液体材料を液滴とした場合の着弾径との関係から規定される特性をいう。例えば液体を基板上に配置した場合、この液体は表面張力によってドーム状の形状となり、その蒸発率は、拡散係数を定数として液体の径（即ち、ドームの径）に略正比例する関係となる。したがって、液滴の蒸発率をその着弾径に対してプロットすると、上述の拡散係数を比例定数とした直線的なグラフが得られることになる。したがって、このグラフの傾きを求めれば、液体材料の拡散係数が求まる。
【００２６】
本方法では、このようなグラフを得るために、上述の装置１を使って、吐出された液体の質量，着弾径，乾燥時間を測定する。そのために、まず対象となる液体材料をインクジェット装置１０により微小液滴の形で吐出する。この際、液滴の吐出タイミングとカメラ３の撮影タイミングを同期させて、液滴が基板４８上に着弾する前の液滴の状態、着弾直後の液滴の状態、着弾後の液滴の乾燥の状態を連続して撮影する。
このようにして撮影した液滴の連続映像の一例を図４に示す。図４（ａ）は着弾前の球状の状態を示す図、図４（ｂ）は着弾後に形状が安定した状態を示す図、図４（ｃ）は乾燥直後の状態を示す図である。ここで、図中、横線として見えるのは基板４８であり、この基板４８に液滴の像が鏡面映りしている。直線より上が実像であり、直線より下が鏡像である。なお、図示しないが、図４（ｂ）と図４（ｃ）との間には液滴の乾燥過程を撮影した連続写真が存在する。
【００２７】
次に、撮影した映像から液滴の質量，着弾径，乾燥時間を求める。ここではまず、着弾前の液滴の映像から液滴の径を求め、これを使って液滴の体積を算出する。そして、この体積と液体材料の比重から液滴の質量を算出する。
次に、着弾直後の液滴の映像（液滴の形状が安定した状態での映像）から液滴の接触角を求め、これと上述のプロセスで算出した液滴の体積とを使って液滴の着弾径を求める。或いは、撮影した液滴の映像から直接着弾径を求めてもよい。
次に、液滴の乾燥過程を撮影した複数の映像から、液滴が着弾した直後から液滴が蒸発してなくなるまでの時間（即ち、着弾直後から乾燥直後までの撮影時間）を求める。この時間が乾燥時間となる。すなわち、本例では、液滴の径の経時変化に基づいて液滴の乾燥時間を求める。
【００２８】
以上により液滴の質量，着弾径，乾燥時間が求まったら、液滴の質量及び乾燥時間に基づいて液滴の蒸発率を算出する。この蒸発率は液滴の質量を乾燥時間で割った値である。
次に、着弾径を変えて同様の測定を行なう。ここで、液滴の着弾径を制御する方法としては、液滴の吐出回数を変える方法がある。また、液適量が一定の場合、基板の接触角が変わると液滴の着弾径も変わるので、このような接触角を制御することによっても着弾径の制御は可能である。特に、液滴の蒸発速度は液滴の着弾径に依存するので、液滴の吐出量を同一とした場合には、基板の接触角のみで着弾径を制御することで、測定時間を短くすることができる。例えば、極めて乾燥の遅い液体で、条件を変えて１０回測定したいといった場合、液滴の吐出量を１ｄｏｔ〜１０ｄｏｔまで変更して蒸発率を測定しようとすると、吐出量が１０ｄｏｔの場合、乾燥が遅すぎて測定時間が多く必要となってしまうときがある。そのようなときは、液滴を１ｄｏｔ吐出して、基板の接触角を１０段階に変更させれば、短時間で容易に１０回の異なる条件の結果が得られる。
次に、得られた蒸発率を着弾径に対してプロットする。以上により、液体材料の蒸発特性が測定される。
【００２９】
以上説明したように、本発明では、インクジェット装置１０により対象となる液体材料を微小液滴として基板４８上に配置しているので、その乾燥時間を従来よりも大幅に短くすることができる。例えば、通常ピペット等で作成する微小液滴のサイズはマイクロリットル量であるが、これだと乾燥に半月以上かかってしまう液体も存在する。しかし、インクジェット法で用いるようなピコリットルのサイズの液滴にすることで、低蒸気圧の液体であっても、乾燥が終わるまでの時間を長くても数十分とすることができる。つまり、観察する対象物質の質量のスケールを小さくすることで、観察に要する時間スケールも短くすることが可能となる。その結果、１回の測定にかかる時間が短くなり、条件を変えた多数の測定を短時間で行なうことが可能となる。
【００３０】
また、本方法では、最適な駆動波形を設定することにより吐出量を精度よく保つことができるため、蒸発率その他の蒸発特性を定量的に求めることが可能となる。さらに、液滴の吐出条件が高い精度で制御可能であることから、再現実験等も容易となる。
また、本例では、高速度カメラで撮影した映像に基づいて液滴の乾燥時間を求めているため、乾燥時間の極めて短いものであっても、乾燥時間を正確に測ることができる。
【００３１】
なお、本実施形態では、液滴の質量を映像によって求められた液滴の体積から算出したが、この代わりに、質量測定手段によって直接質量を測定してもよい。図５は、このような質量測定手段を備えた蒸発率測定装置の要部構成を示す模式図である。図５中、符号１０４は圧電素子（本例では水晶振動子１２４）の特性を利用して物質の質量を測定する装置（質量測定手段）である。本例では、この質量測定装置１０４を基板４８の代わりにテーブル４６に設置し、この上に液滴を直接吐出する。
【００３２】
図５に示すように、質量測定装置１０４は、パルス発生部１２０、センサーチップ１２１、検出部としての周波数カウンタ１２２、及び演算部１２３等を備えて構成されている。パルス発生部１２０は、センサーチップ１２１にパルス信号を供給し、水晶振動子１２４を振動させるものである。
【００３３】
図７は、センサーチップ１２１の構成を示す図である。
図７において、水晶振動子１２４は、例えばＡＴカット水晶振動子などの圧電素子であり、その両面に、一対の電極１２５ａ，１２５ｂが略対向した状態で取り付けられている。また、絶縁体１２６は、導電性を有する支持体１２７ａ，１２７ｂを介して、水晶振動子１２４を振動自在に保持する。支持体１２７ａは、電極１２５ａと導通するとともに、絶縁体１２６に固定された端子１２８ａと導通している。一方、支持体１２７ｂは、電極１２５ｂと導通するとともに、絶縁体１２６に固定された端子１２８ｂと導通している。上記構成により、パルス発生部１２０（図１参照）から出力されたパルス信号が、端子１２８ａ，１２８ｂを介してセンサーチップ１２１に入力すると、水晶振動子１２４が共振周波数にて振動する。
【００３４】
図５に戻り、センサーチップ１２１は、その一方の電極１２５ａが、吐出ヘッド２０のうち液滴吐出面と対向するように設けられている。測定装置１０４では、吐出ヘッド２０から吐出された液滴が電極１２５ａに付着すると、電極１２５ａに付着した液滴の質量を算出する。
【００３５】
水晶振動子１２４は、自身に作用する外力が一定であれば、一定の共振周波数にて振動するが、電極１２５ａの表面に物質が付着して外力が変化すると、その変化量に応じて共振周波数が変化するという特性を有している。すなわち、電極１２５ａに物質が付着すると、水晶振動子１２４は、その物質の質量に応じた共振周波数にて振動するという特性を有している。
【００３６】
周波数カウンタ１２２は、水晶振動子１２４の共振周波数を検出し、検出結果を示す振動を演算部１２３に供給する。演算部１２３は、周波数カウンタ１２２から出力された共振周波数を示す信号を受け取ると、それを用いて液滴の質量を求める。
【００３７】
図８は、本例の質量測定装置１０４における水晶振動子１２４の共振周波数変化の一例を示す図である。
図８において、時刻「Ｔ１１」は吐出ヘッド１０１から液滴を吐出した時刻、「Ｔ１２」は液滴がセンサーチップ１２１（電極１２５ａ）に付着した時刻、「Ｔ１３」は液滴が乾燥し終えた時刻、である。このうち、液滴の吐出時刻「Ｔ１１」は、前述と同様に、吐出ヘッド１０１に供給する駆動信号から求められる。また、液滴の吐出後に最初に周波数が所定の量を超えて変化した時点を検出することより、付着時刻「Ｔ１２」を求めることができる。付着の判定基準となる周波数の変化量は、目標とする液滴の吐出量や、使用する液体材料の物性などに応じて適宜定められる。
【００３８】
また、液滴の乾燥中は、液滴の液体分（溶媒、分散媒など）の蒸発による質量変化に応じて周波数が変化する。さらに、液滴の乾燥後は、液体分がすべて蒸発して質量変化がなくなることから、周波数が時間経過に対して略一定状態となる。したがって、液滴の吐出後に、所定時間以上続く周波数の略一定状態の開始時点を検出することにより、その液滴の乾燥終了時刻「Ｔ１３」を求めることができる。検出基準となる略一定状態の継続時間は、質量測定装置１０４の特性や、要求される測定精度に応じて適宜定められる。このように液滴の質量の経時変化によって液滴の乾燥時間を測定した場合には、質量測定装置１０４は、本発明の質量測定手段としてだけではなく、乾燥時間測定手段としても機能することになる。
このような質量測定装置１０４は、乾燥が速い液体材料及び乾燥の遅い液体材料の双方に対して好適に用いることができる。
【００３９】
また、本実施形態では、高速度カメラ３によって液滴の乾燥過程を観察したが、蒸気圧が高く乾燥時間が長いものでは、このような高速度カメラは不要である。この場合、例えば図６に示すように、基板４８の上方に顕微鏡９を設置して液滴の形状（例えば着弾径）や乾燥時間を測定すればよい。乾燥時間は、液滴着弾後、基板４８から液滴が見えなくなるまでの時間、即ち、液滴の径の経時変化に基づいて測定する。なお、この場合には、蒸発率を求めるために、液滴の質量を別の方法で求める必要がある。具体的には、図５に示した質量測定装置１０４をこの構成と組み合わせることで、質量を直接測定する方法がある。或いは、装置１０において予め設定された液滴量によって液滴の質量を特定してもよい。
【００４０】
［実施例１］
次に、本方法の第１の実施例について説明する。
本実施例では、以下の手順に従って、水（蒸気圧：１７．３ｍｍＨｇ）の乾燥速度を測定した。
（１）装置の準備
インクジェット装置を用意し、このインクジェット装置の基板設置用テーブルの横に高速度カメラを設置し、吐出された液滴を真横よりもやや斜め上から撮影できるようにした。インクジェット装置の１回の吐出量は８．９１ｐｌ、吐出速度は６ｍ／ｓ、周波数は２０ＫＨｚである。
（２）基板の準備
基板は水との接触角θが３０°＜θ＜９０°の範囲となるように、ガラス基板をＳＡＭｓ（３，３，３トリフルオロプロピルメトキシシラン、ベンジルトリエトキシシラン）で表面処理したものとＳｉ基板の、計３種類を用意した。
（３）測定
インクジェット装置を用いて基板上に水を吐出し、この様子を高速度カメラで撮影した。撮影は、液滴吐出直後から液滴が基板から見えなくなるまで行なった。そして、撮影された映像から、液滴の質量，着弾径，乾燥時間を求め、蒸発率を着弾径に対してプロットした。用いた液滴量は８．９１ｐｌ〜５００００ｐｌである。なお、８．９１ｐｌは１滴分の液滴量であり、これよりも多くの液滴を基板上に配置する場合には、同じ箇所に液滴を重ね打ちすればよい。吐出周波数が高い（２０ＫＨｚ）ので、最初に着弾した液滴と最後に着弾した液滴との時間差は短く、乾燥による体積変化の差もほぼ無視できる。  この測定の結果、図９に示すようなグラフが得られた。図９において、縦軸は蒸発率Ｊ（ｎｇ／ｓ）、横軸は着弾半径Ｒ（μｍ）である。このグラフから、Ｒ＞５０μｍの場合には、蒸発率Ｊは着弾半径Ｒに対して線形となり、綺麗に直線にのることがわかる。また、グラフの傾きから、比例定数Ａ＝０．７（２４℃、湿度３７％、着弾半径Ｒ＞５０μｍ）であることがわかった。
【００４１】
［実施例２］
次に、本発明の第２の実施例について説明する。
本実施例では、以下の手順に従って、ドデシルベンゼン（蒸気圧：２．７３×１０−５ｍｍＨｇ）の乾燥速度を測定した。
（１）装置の準備
インクジェット装置を用意し、このインクジェット装置の基板設置用テーブルの上方に顕微鏡を設置し、吐出された液滴を真上から観察できるようにした。インクジェット装置の１回の吐出量は８．４８ｐｌ、吐出速度は６ｍ／ｓ、周波数は２０ＫＨｚである。
（２）基板の準備
基板はドデシルベンゼンとの接触角θが３０°＜θ＜９０°の範囲となるように、ガラス基板をＳＡＭｓ（１H，１H，２H，２H−パーフルオロデシルトリエトキシシラン、オクタデシルトリメトキシシラン、ベンジルトリエトキシシラン、３，３，３トリフルオロプロピルメトキシシラン）で表面処理したものと、していないものの、計５種類を用意した。
（３）測定
インクジェット装置を用いて基板上にドデシルベンゼンを吐出し、この様子を顕微鏡で真上から観察した。この観察によって液滴の着弾径を測定し、更に、液滴が基板から見えなくなるまでの時間から乾燥時間を求めた。なお、液滴の質量は、予め設定された液滴の吐出量（質量）に吐出回数を掛けたものとした。
以上の測定に基づいて蒸発率Ｊ（ｎｇ／ｓ）と着弾半径Ｒ（μｍ）との関係を調べた。この結果、Ｒ＞７０μｍの場合、蒸発率Ｊは着弾半径Ｒに対して線形となり、綺麗に直線にのることがわかった。また、グラフの傾きから、比例定数Ａ＝３．２×１０−４（２５℃、湿度３７％、着弾半径Ｒ＞７０μｍ）であることがわかった。
【００４２】
以上、添付図面を参照しながら本発明に係る好適な実施の形態例について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。例えばここでは、蒸発率を単位時間あたりの蒸発質量（ng/ｓ）で表現しているが、単位時間あたりの蒸発体積（pl/s）を用いても良い。上述した例において示した各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の主旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明の一実施形態に係る蒸発特性測定装置の一例を示す模式図。
【図２】同、蒸発特性測定装置に備えられる液滴吐出装置の構成を示す斜視図。
【図３】同、液滴吐出装置のヘッドの構成例を示す模式図。
【図４】高速度カメラで撮影された液滴の連続映像を示す図。
【図５】同、蒸発特性測定装置の他の構成例を示す模式図。
【図６】同、蒸発特性測定装置の更に他の構成例を示す模式図。
【図７】同、蒸発特性測定装置に備えられる質量測定装置のセンサーチップの構成を示す模式図。
【図８】同、質量測定装置の水晶振動子の共振周波数変化の一例を示す図。
【図９】同、蒸発特性測定装置による測定結果の一例を示す図。
【符号の説明】
【００４４】
１・・・蒸発特性測定装置、３・・・高速度カメラ、９・・・顕微鏡、１０・・・インクジェット装置（液滴吐出装置）、４８・・・基板、１０４・・・質量測定装置、１２４・・・水晶振動子、１２５ａ，１２５ｂ・・・電極
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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